[发明专利]用于电厂的新的时间序列数据存储方法

说明书

技术领域

本发明属于发电厂DCS系统或SIS系统的历史数据采集技术领域，具体地涉及一种用于电厂的DCS系统或SIS系统的时间序列数据的新的存储方法。

背景技术

现在的火力发电厂都有集散控制系统（Distribute Control System，DCS系统）和厂级监控信息系统（Supervisor Information System，SIS系统）。DCS系统主要负责对全厂上万个阀门、开关、泵、风机、汽轮机、锅炉、发电机等设备的相关参数进行监视和控制，SIS系统主要用于远程监视生产流程图和对生产数据进行分析，SIS系统与DCS系统的主要区别是SIS系统只能监视但不能控制现场设备。DCS系统和SIS系统分别有独立的数据库保存历史数据，SIS系统和DCS系统之前有网闸装置，数据只能从DCS系统向SIS系统单向传输。

为了对火电厂主机和辅机设备的运行工况进行优化分析和控制，需要从DCS或SIS系统采集历史数据，现有的对两种系统的历史数据采集方法都存在缺点，分别如下：

一、从DCS系统采集历史数据存在以下困难：

1、DCS系统是电厂生产控制中枢，安全级别最高，要采集DCS系统历史数据只能在DCS工程师站里的机器上进行操作。机组运行期间，一般不允许外人进入工程师站，除非开工作票且有电厂热工人员陪同。

、DCS工程师站里的机器都严禁使用U盘和移动硬盘，只能用光盘刻录的方式向外拷贝数据。对于海量历史数据采集来说，刻录光盘非常麻烦。另外，超过光盘容量的数据文件还要先切割成小的压缩文件再分别刻录，再把光盘数据拷贝到硬盘，最后再解压缩文件和合并文件。

、DCS系统每秒产生约1.5万个测量点（一次测量设备采集的点）和约8.5万个逻辑运算点（二次运算点）。由于受硬盘容量和DCS厂家历史站点数授权的限制，DCS历史站通常只保存2万个点，这些点都是热工人员凭经验或根据运行人员和专工的要求添加到历史站。不同的人对历史数据的分析需要不同，同一个人在不同时期对历史数据的分析需要也不同，因此历史数据库中的数据只能满足90%数据分析需求。还有10%的情况下，当需要分析历史数据时，发现历史站并没有保存相关的点，给数据分析工作带来不便。

、由于DCS系统每秒会产生几万个数据，用关系数据库保存这些数据将会消耗大量的硬盘空间。因此DCS历史站采用实时数据库保存数据，实时数据库的最大特点是对采集的实时数据进行压缩保存。数据压缩率和硬盘消耗量是一对矛盾：压缩率低，数据还原精度高，但是硬盘消耗量大；压缩率高，硬盘消耗量小，但是数据还原精度差。实时数据库允许为每一个点设置独立的压缩类型和压缩率参数，但是这样做不仅非常耗时，还有相当的技术难度。因此，电厂热工人员通常采用折中的办法：对存入历史站的点进行少量的分组，不同的组采用相同的数据压缩类型和压缩率参数。数据分析时，有时会发现部分点的压缩率设置不合理，给数据分析工作带来困难。

、DCS历史站需要实时采集、压缩、保存大量数据，虽然大部分点可以达到秒级存储，但是偶尔会出现某些点的采样精度达不到秒级。电厂成千上万个运行参数之间存在千丝万缕的联系，某一个开关量的变化可能导致后续一系列参数的变化，后续这些参数的变化反过来又可能改变最开始发生状态变化的开关量。因此事故分析时，找出相关开关量变化的先后顺序非常关键，先后关系搞错，就会导致分析结果的因果倒置。如果首次发生状态变化的开关量只持续一秒钟甚至不到一秒钟，但是DCS系统历史站没有保存住该信号，就会给事故分析工作带来很大困难。

、受历史站硬盘容量的限制，DCS历史站能存储的数据量有限，DCS历史站会自动监视硬盘剩余空间，当硬盘剩余空间小于等于设定值时，DCS系统会自动将最早的历史数据删除，留出空间存储新的历史数据，通常DCS历史站能保存2年左右的历史数据。有些电厂在老的历史数据被历史站自动删除之前，将这些数据拷贝出来离线备份，虽然理论上这些数据可以通过一定的手段恢复到历史站中再次利用，但是这种恢复手段操作复杂，实际工程中备份历史数据的多，恢复历史数据的少。对生产设备进行全生命周期的数据分析和诊断需要存储从机组投运以来的全部数据，因此DCS历史站无法满足这种要求。

、DCS系统里的少量点名有时会发生变化，特别是逻辑运算产生的二次点，这些点的点名是DCS系统自动生成的，如果逻辑组态时不把这些点名定义成人工命名的点名，控制逻辑的导入、导出和编译会产生新的点名，老的系统自动生成的点名就成了废点。因此，DCS历史站里也可能存在废点，一般来说很容易将废点从历史站配置信息中删除，但是很难将废点对应的历史数据删除，也就是说废点仍然占据着硬盘存储空间。